甘蓝型油菜是世界上重要的油料作物，可用作油料、饲料以及食品等，具有较高的经济价值。为了高效快速地鉴定并区分油菜品种，加强油菜品种管理，本试验利用505份油菜种质的重测序数据进行SNP鉴定，根据杂合率、位点缺失率以及多态性等指标对SNP集合进行筛选，得到了能够高效鉴定油菜种质的核心SNP位点组合，构建了DNA指纹图谱。该套核心位点组合包括897个位点，其MAF、PIC的平均值分别为0.41、0.474。使用该套SNP位点组合进行品种区分，每两个材料之间的差异位点数目90%为357~508。对核心SNP位点进行精简，最少用17个SNP 标记可完全鉴定该套种质。本研究使用高质量的油菜重测序数据，筛选出了897个核心SNP位点，并利用该套核心SNP组合构建了油菜的特征指纹图谱，为油菜遗传多样性分析、品种鉴定以及种质管理提供数据参考。

油菜是世界上重要的油料作物之一，然而土壤盐胁迫严重抑制油菜的生长发育和籽粒产量。前人研究表明，在盐胁迫下，植物通过表达一些miRNA，并调控其靶基因的表达，进而提高植物自身的盐胁迫抗性。本研究分别在200 mmol·L^-1 NaCl处理（T）和对照（C）条件下培养油菜，取其地上部（S）和根（R）构建了12个小RNA文库进行高通量测序。通过对全基因组的miRNA进行差异表达分析，一共鉴定到了26个差异表达的miRNA，并预测了171个相应的靶基因。结合前期转录组的基因差异表达以及本研究的miRNA差异表达结果，推测miRNA156-SPL15-WRKY、miRNA397-LAC12-木质素、miR169-NFYA5和miR399-UBC29-泛素化等通路可能参与了油菜盐胁迫抗性调控。本研究所鉴定的miRNA及其核心靶基因丰富了油菜盐胁迫抗性的表观调控机制，并为油菜盐胁迫抗性的遗传改良提供了优异的基因资源。

由核盘菌引起的菌核病是一种重要的真菌性病害，筛选菌核病抗病基因对抗病育种具有重要意义。F-box基因多参与植物抗逆反应，LRR作为抗病基因的重要结构域，在植物抗病防卫中起着重要的作用。本研究通过生物信息学方法在甘蓝型油菜基因组中对F-box-LRR基因进行了全基因组鉴定，基于已发表的中双11组织表达数据以及油菜不同品种中油821（抗病）和Westar（感病）接种核盘菌前后的转录组数据，对可能响应核盘菌诱导的BnF-box-LRR基因进行筛选，并结合荧光定量PCR进行验证。共鉴定到161个BnF-box-LRR基因，从系统进化树上可分为4个亚类（FBXLRR1，FBXLRR2，FBXLRR3和FBXLRR4），其中第四亚类FBXLRR4在蛋白保守序列分布以及基因结构方面，与其它三个亚类具有较大差异，且与拟南芥参与植物抗逆的同源基因聚为一类，因此推测该分支可能主要参与植物胁迫响应。表达分析表明FBXLRR4家族基因在根和叶中有较高的表达水平，且在核盘菌诱导后具有明显的表达变化，暗示这些基因可能参与油菜菌核病抗性功能。

本研究前期以中双11（ZS11）作母本、QU作父本通过小孢子培养构建了一个包含282个株系的DH群体，并通过两环境表型考察及DH基因型分型，对甘蓝型油菜叶片叶绿素含量（SPAD值）进行分析和定位，在A2染色体21.87~22.91 Mb区间获得一个主效QTL，为了进一步明确甘蓝型油菜叶绿素含量与产量的关系，通过分子标记和KASP技术以ZS11作轮回亲本构建了叶绿素主效QTL单位点的近等基因系群体，基于DH群体和单位点近等基因系群体为研究材料，对苗期叶片叶绿素含量和产量性状的相关性进行了分析。结果表明：在西宁和互助两个环境中，DH群体叶片SPAD值呈正态分布，双亲SPAD值呈极显著差异，F₁的SPAD值呈偏高值分布，表明该性状为部分显性，且不同环境条件下，同一群体叶绿素的含量不同，高海拔和低温条件下SPAD偏高；在一定范围内，叶绿素SPAD值与单株产量正相关，且相关系数随样本量的减少而增加；单株产量在两组不同基因型近等基因系中均存在极显著性差异（P<0.01）。根据遗传连锁图置信区间，开发了2个多态性较好的共显性InDel标记和基于KASP技术的6个分型较好的SNP标记作为分子标记辅助选择育种筛选的候选标记。本研究为油菜高叶绿素性状的分子标记辅助选择提供了标记基础，为高光效新品种的选择提供了理论依据。

为进一步解析ABCC家族基因在甘蓝型油菜中的生物学功能及其对土壤镉污染的响应，对在甘蓝型油菜中鉴定到的38个ABCC同源基因，从系统进化、染色体定位、基因结构以及对镉胁迫的转录响应方面进行分析。结果表明，甘蓝型油菜ABCC家族基因的进化分支都归属于拟南芥ABCC家族相应的分支，但ABCC9亚家族在甘蓝型油菜中缺失；大部分成员均属于较稳定的疏水蛋白；Ka/Ks值均小于1，受到强烈的纯化选择作用；基因结构变异较大，内含子数目在6~34之间，启动子区域能结合多种顺式作用元件，其中Dof丰度最大。38个BnaABCC分别定位在7条A染色体和8条C染色体上。共线性分析结果表明，甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝存在大量的同源基因。转录组分析显示，甘蓝型油菜ABCC家族基因受到镉胁迫的强烈诱导，其中BnaC1.ABCC3-2和BnaA6.ABCC4-3被分别确定为地上部和根部的主效基因。

为自主研发抗除草剂的甘蓝型油菜，从细菌（Isotericola variabilis）中克隆I.variabilis-EPSPS*基因,使油菜产生草甘膦抗性。通过农杆菌介导法将I.variabilis-EPSPS*转入甘蓝型油菜自交系育127，获得转I.variabilis-EPSPS*基因单株E₁。草甘膦耐受性结果表明，转I.variabilis-EPSPS*基因T₁代在不同浓度草甘膦的培养基中能够正常生长，而非转基因对照生长严重受阻。I.variabilis-EPSPS*成功整合于油菜基因组并可稳定遗传，草甘膦处理后表达量增加，而且在草甘膦浓度改变时仍保持稳定表达。在温室用41%草甘膦异丙胺盐商品制剂（农达）600倍稀释液（1/3田间生产推荐中剂量）处理转I.variabilis-EPSPS*基因E₁的T₁植株，体内莽草酸累计量远低于非转基因对照。通过对角果长、每角果粒数和千粒重等农艺性状考察发现，转基因植株和对照相比无显著性差异。田间喷施农达400倍液（1/2田间生产推荐中剂量），发现转基因E₁T₁植株正常生长而对照全部死亡。鉴于I.variabilis-EPSPS*基因在转基因油菜中能够稳定遗传并赋予了油菜草甘膦除草剂抗性，认为该抗草甘膦转基因油菜是一份新种质。

富甘氨酸蛋白（glycine rich proteins，GRPs）在植物逆境响应中发挥重要作用。前期通过全基因组关联分析获得油菜响应低磷胁迫的候选基因BnGRP1，但是其响应低磷胁迫的分子机制尚不明确。序列分析发现，BnGRP1的CDS全长为399 bp，编码132个氨基酸，其中62个为甘氨酸，占该蛋白氨基酸总量的47.0%。为进一步研究BnGRP1的生物学功能，本研究通过CRISPR/Cas9技术构建了目标基因的双靶点载体G2-TD1TD2，并遗传转化甘蓝型油菜，通过筛选鉴定获得了13株T₀代转基因阳性植株。通过TA克隆和测序技术分析了5株转基因植株中Bngrp1的突变位点，其中3株的目标基因序列发生突变，导致无法编码形成正常的富甘氨酸蛋白。本研究为研究BnGRP1的生物学功能提供了实验材料，也为进一步研究BnGRP1响应低磷胁迫的分子机制提供理论和实验基础。

油菜根系发育主效QTL的发掘与利用，对明确油菜根系发育机制，从根系形态建成的角度为油菜高产育种提供指导具有重要意义。本研究前期通过对一个重组自交系（RIL）群体（中双11 × 4D122）的QTL扫描，获得了1个控制根系发育的主效QTL位点RT.C08，最高可解释14.1％的根总体积表型变异。在此基础上，利用SNP芯片分型数据挑选出7个覆盖整个区间的剩余杂合单株，并以其构建RHL-F₂和RHL-F₃分离群体用作定位群体。基于SNP芯片数据和亲本序列差异，本研究在RT.C08的初定位区间开发了10个竞争性等位基因特异性（KASP）标记用于定位群体的基因分型，结合表型和基因型分析，发现剩余杂合系R53、R107和R260分离获得的B基因型（4D122基因型）株系在地上生物量、根鲜重、总根长、根表面积和根体积上优于A基因型（中双11号基因型）株系，这与RT.C08位点增效基因来自4D122一致，其它剩余杂合系未出现这种差异。进一步利用R53和R107的交换株系R53-F₃-5和R107-F₃-8，最终将RT.C08区间锁定在KASP标记NC8-6和C8-24663之间，且仍有三个KASP标记NC8-7、C8-1和C8-24013与其共分离，该区间在甘蓝型油菜Darmor参考基因组的物理距离约2.24 Mb。利用亲本重测序数据和基因表达谱分析，在此区间内共筛选出66个候选基因，其中BnaC08g21500D（CYCLIN D3）等12个基因已被报道调控根、叶片和/或下胚轴的生长。本研究为油菜优异根系分子标记辅助选择育种和重要基因的克隆奠定了良好的基础。

为选育高油酸油菜品种，发现脂肪酸合成相关的主效/微效基因和等位变异，剖析甘蓝型油菜籽油脂中脂肪酸自然变异的遗传结构基础，以来自世界各地的289份油菜种质核心资源为材料，基于基因组重测序数据和其在长江流域中下游主产区两个环境中的脂肪酸组成表型，进行全基因关联分析。结果发现9个位点显著调控油脂品质，其中A08和C03染色体上的两个位点为主效应位点，表型解释率分别为45.01%和43.52%，分别对应于BnFAE1.A08和BnFAE1.C03两个主效基因；在其它7个微效应位点上筛选到了6个候选基因。变异分析发现，在BnFAE1.A08基因及上下游2 kb区域有38个SNP（单核苷酸多态性）和5个InDel（插入和缺失）变异、BnFAE1.C03起始密码子后6 bp位置上1个InDel的变异影响了油酸含量。两个主效基因变异构成的单倍型组Hap1能够准确鉴定出油酸含量达64%的油菜品种，且Hap1单倍型组可追溯到最早的双低油菜品种Tower。通过进一步关联分析，在A05染色体上找到小效应位点O9.A5，能在两个主效应位点Hap1基础上将油酸含量提高到71.87%。

为探究北方强冬性甘蓝型冬油菜（Brassica napus L.）生长锥低温响应特性及其与抗寒性的关系，以冬性不同的甘蓝型冬油菜为试验材料，通过体式显微镜解剖、石蜡切片、扫描电镜等方法观察生长锥形态，通过测定半致死温度（LT₅₀）鉴定不同品种的抗寒性，并对STM等生长锥调控关键基因进行克隆和表达分析。结果表明，冬前低温处理后，强冬性抗寒品种VHTSG10与VHTS309-4苗期的生长锥表面光滑，相对高度较低，弱冬性材料VH天油2288和VH新油23号苗期的生长锥表面有小突起组织，相对高度较高；不同品种间LT₅₀与生长锥相对高度极显著正相关；调控苗期生长锥分化的关键基因BnSTM，其相对表达量与生长锥相对高度显著正相关，而BnCUC2基因相对表达量与生长锥相对高度极显著负相关；BnSTM基因存在1149 bp的完整开放阅读框，编码382个氨基酸，包含KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox_KN 4个保守结构域，与白菜型油菜（Brassica rapa L.）的亲缘关系较近，蛋白序列相似性为98.69%，亚细胞定位分析表明BnSTM蛋白在细胞核表达，参与茎尖分生组织的生长发育，与预测结果一致。因此，冬性越强的甘蓝型冬油菜，苗期生长锥相对高度越低，抗寒性越强，而冬性弱的品种苗期生长锥相对高度越高，抗寒性越差。

植物低磷与低温胁迫应答之间存在基因调控及生理生化适应关联性。MYB-CC家族转录因子PHR1是植物低磷应答核心调控因子，但PHR1是否参与植物低温胁迫应答调控及其扮演的功能还不清楚。本文以BnPHR1过量表达转基因油菜为材料，探究BnPHR1在油菜低温胁迫应答中的调控功能。相比野生型油菜，BnPHR1过量表达转基因油菜株系对低温的耐受性明显提高，叶片萎焉程度减轻。电导率和丙二醛含量分析表明转基因油菜细胞膜损伤程度降低。为了进一步探究BnPHR1在低温胁迫中的作用，从野生型（WT）及BnPHR1过量表达转基因油菜转录组数据中挖掘低温胁迫应答相关差异表达基因，探索BnPHR1影响油菜低温抗性的可能机制。转录组数据分析结果显示，在油菜地上部分和根BnPHR1调控的差异基因中，分别有44和49个低温应答相关基因，如BnCOR15B，BnCOR78，BnCBF2等。BnPHR1调控差异基因启动子分析发现26个差异基因启动子中含有P1BS元件，其可能受BnPHR1直接调控。这些结果表明BnPHR1可能通过影响下游低温应答相关基因表达提高转基因油菜应对低温胁迫耐受性。

体细胞胚胎发生类受体激酶（somatic embryogenesis receptor-like kinase，SERK）与植物体细胞胚发生，尤其是与植物非生物逆境胁迫响应有关。为鉴定甘蓝型油菜中BnaSERK基因家族成员、揭示其进化关系及其与油菜盐/旱胁迫的响应，利用生物信息学方法对甘蓝型油菜品种中双11的SERK家族成员、基因结构、进化关系、选择压力等进行系统分析，并初步分析了部分BnaSERK基因在盐/旱胁迫下的表达响应模式。结果表明：在甘蓝型油菜基因组共鉴定到24个BnaSERK基因，它们不均等地分布在15条染色体上，可分为3个亚族，具有相对保守的基因结构和保守基序，且含多种与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。共线性分析表明，甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝分别有14对、44对和32对基因表现出共线性。基于比较基因组学研究，甘蓝型油菜BnaSERK基因在经历多倍体化之后，出现了不同程度的丢失现象。分析表明，BnaSERK基因家族在芸薹属物种间的进化相对保守。盐/旱胁迫下的5个BnaSERK基因在叶片中的表达模式分析结果显示，BnaA07g29610D、BnaC01g43240D、BnaCnng07810D基因在盐胁迫下表达量上调，而BnaA01g23070D、BnaA07g23390D基因则表现为下调；BnaA07g23390D、BnaA07g29610D基因在干旱胁迫下表现为上调表达，而BnaC01g43240D、BnaCnng07810D、BnaA01g23070D基因呈下调趋势。表明BnaSERK基因可能在油菜响应盐/旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用。

为提高品种的抗倒性，以甘蓝型有限花序品系4769为供体亲本，分别与早熟甘蓝型油菜保持系144B和优良恢复系111R、122R、361R、536R杂交，并利用与有限花序基因Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的分子标记进行甘蓝型油菜有限花序性状的辅助选择育种。结果表明，共筛选到4个与Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的共显性分子标记（S02、Indel02、BnW09和BnW18），可用于回交转育过程中的分子标记辅助选育，最终培育出具有有限花序性状、抗倒性明显增强的保持系Y144B、不育系Y144A、优良恢复系Y111R、Y122R、Y361R、Y536R；经杂交组配和区域试验选育出一个甘蓝型油菜有限花序新品种青杂有限1号，株高适中，分枝低，抗倒伏性提高。

为拓宽甘蓝型油菜遗传背景，明确油菜新种质表型变异水平，筛选优异基因资源，本研究利用芥菜型油菜与甘蓝型油菜种间杂交创制新型甘蓝型油菜54个品系进行田间表型鉴定，分析其表型多样性水平及其性状间相互关系。结果表明，（1）22个数量性状的变异系数范围为4%~99%，遗传多样性指数1.64~2.04；22个形态特征性状的遗传多样性指数为0~1.86。其中角果长度、单株有效角果数、单株产量、生育期、有效分枝高度、蛋白质含量和含油量等7个性状的多样性水平高于国内外已报道的其他甘蓝型油菜的多样性水平，表明芥甘种间杂交能够创制丰富的遗传变异，拓宽甘蓝型油菜遗传背景。（2）主成分分析将44个表型性状转化为10个综合指标，其中主花序有效角果数、单株有效角果数、每角果粒数、单株产量芥酸、亚油酸、油酸、蛋白质、含油量等与产量和品质相关性状是反映新型甘蓝型油菜表型特征的主要差异指标，表明通过这些产量和品质性状的选择可获得目标品系。（3）受甘蓝型油菜定向选育的影响，本试验参试材料具有偏向甘蓝型油菜的表型特点；聚类分析综合44个表型性状将54个参试油菜品系划分为3个类群，其中29个品系与甘蓝型油菜亲本聚为一类，代表了甘蓝型油菜亲本群；18个品系聚为一类，与甘蓝型油菜亲本类群距离较远，营养生长无优势，产量较低，综合性状较差；7个品系聚为一类，与甘蓝型油菜亲本类群距离较近，表现较强的营养生长优势和丰产特点，综合性状优良，可作进一步选育对象，为西藏高产优质甘蓝型油菜品系的选育奠定种质基础。

植物细胞壁是植物遗传转化过程中外源生物分子传递的主要限制因素。传统植物遗传转化方法需要外
力辅助或生物介导。基于纳米材料构建的核酸载体无需外力即可转染，并具有生物相容性好、保护外源核酸免受
破坏和转染效率高等突出优点，为植物遗传工程技术提供了新的途径。本文在阐述植物遗传转化瓶颈、常用遗传
转化技术的缺陷、纳米材料在植物遗传转化中的应用与优势的基础上，重点探讨纳米材料介导的植物遗传转化的
关键技术和研究进展。最后分析了该技术的优缺点，并对其发展方向以及目前需要解决的重点问题做了展望。

在高等植物中，线粒体转录终止因子（mTERF）影响线粒体或叶绿体的基因表达及植物对逆境的反应等生物学过程。为了研究甘蓝型油菜中线粒体转录终止因子1（mTERF1）的功能，本研究以甘蓝型油菜品种中双11号为材料，在A06连锁群上克隆了mTERF1，该基因编码285个氨基酸，含有5个mTERF功能结构域。利用生物信息学分析筛选到37个甘蓝型油菜mTERF家族蛋白，并进行了系统进化树、基因结构及染色体定位分析。此外，构建甘蓝型油菜BnaA06.mTERF1 基因的功能互补表达载体，转化拟南芥mTERF1（soldat10）突变体后，拟南芥的表型恢复到野生型（Ler），说明该基因在油菜和拟南芥中具有保守的功能。本研究填补了油菜中线粒体转录终止因子研究的空白，为进一步探究油菜中线粒体转录终止因子的分子功能奠定了基础。

油菜是我国第一大油料作物，机械化生产是我国油菜产业发展的必然趋势。油菜无限花序导致花期长和角果成熟不一致，是影响机械化收获的关键因素。因此，开展甘蓝型油菜有限花序性状的基因挖掘对油菜的遗传改良、培育适合油菜机械化收获的新品种、突破油菜机械化生产的瓶颈具有重大意义。本研究以一个自然变异产生的甘蓝型油菜有限花序突变体Y69为研究对象，通过与中双11杂交构建F₂分离群体，在群体中挑选有限花序和无限花序的单株各20 株构建混合池，对混合池和亲本开展 20×和 10×覆盖度的全基因组重测序。根据测序结果，分别筛选出277 679个SNP和302 625个InDel多态性位点，用于有限花序性状的全基因组定位。利用△SNP-index方法关联分析，共筛选到892个多态性标记位点，涉及683个基因，分布于甘蓝型油菜基因组A09、A10和C09 3条染色体上的6个关联区间,其中C09 染色体上的关联区间峰值最高。通过拟南芥基因组同源序列比对，结合基因功能注释以及序列差异分析，候选基因预测位于A09和C09染色体上的关联区间内包含6个候选基因，分别为BnaA09g34410D、BnaA09g37880D、BnaA09g38520D、BnaC09g40470D、BnaC09g40480D和BnaC09g49710D，其中，BnaA09g34410D、BnaA09g37880D和BnaC09g49710D根据基因注释参与花发育和开花时间的控制参与花发育和开花时间调控，且位于C09染色体上的3个基因存在等位变异，推测为控制该有限花序性状变异的关键基因，本研究结果为油菜有限花序后续的基因克隆和功能验证奠定了基础。

为研究甘蓝型冬油菜VDAC1基因在低温胁迫下的功能，以弱抗寒性甘蓝型油菜天油2288和强抗寒性甘蓝型油菜16NTS309为材料，分别以天油2288和16NTS309的cDNA为模板，克隆得到BnVDAC1基因CDS区。生物信息学分析发现，两基因编码区氨基酸数目都为276，等电点分别是7.28和8.46，是稳定性蛋白（＜40为稳定），二级结构以无规则卷曲为主，三级结构都是由β-折叠环绕组成两个β-桶状结构。构建pBI121-BnVDAC1-GFP融合表达载体，进行烟草叶片亚细胞定位发现，BnVDAC1主要定位于线粒体或质膜。联系定量结果表明，低温处理下两个品种叶片的相对电导率、叶片相对含水量、H₂O₂和O{}_{\mathrm{2}}^{?-}含量有差异，且与BnVDAC1的表达量有相关关系，BnVDAC1基因具有明显的品种特异性和组织表达特异性。

前期发现甘蓝型油菜类甜蛋白基因BnTLP1在菌核病抗性品种中的表达丰度高，为探究和解析其作用机制，通过叶片接种核盘菌，对拟南芥BnTLP1过表达转基因株系、野生型对照和突变体tlp1-1之间的抗菌核病效果进行分析。结果表明：过表达BnTLP1拟南芥的病斑面积显著小于野生型对照，而tlp1-1病斑扩展大于对照，即BnTLP1正调控菌核病抗性。亚细胞定位表明BnTLP1定位于细胞膜和细胞核，暗示其不仅在细胞膜发挥抑菌功能，而且在核内行使其它功能。不同防御反应信号通路的标志基因表达分析表明，茉莉酸/乙烯途径可能在早期参与了BnTLP1介导的菌核病抗性。

甘蓝型油菜子叶黄化致死直接影响油菜出苗率和成苗率，深入研究子叶黄化致死的分子机制可为探究植物生理相关的基础研究提供便利。本文报道了甘蓝型油菜子叶黄化致死突变体ytl（yellow to lethal）的基因定位及候选基因预测结果。该突变体来自恢复系轮回选择群体的自交后代株系，发芽出土后子叶一直处于黄化状态，播种9~15 d后死亡。与野生型相比，突变体ytl的叶绿素、叶黄素含量显著降低。透射电镜观察显示，突变体叶绿体发育仍处于质体阶段，类囊体基粒片层模糊。遗传分析表明，该突变体由一对隐性核基因控制。利用油菜60K SNP芯片结合分子标记技术将该基因定位于C09染色体的标记SSR-140和标记PBZIN-1之间198 kb的物理区间。该研究为进一步克隆基因BnaC09.YTL及后续的功能研究奠定了基础。